高性能计算平台在高校中的应用及服务模式探索

李薛剑

摘要：该文论述了高性能计算平台作为开放性的计算资源，在高校环境中如何以服务用户为宗旨，为用户提供高性能计算及专业技术服务。文章从服务模式、科研创新、人才培养、平台的推广等多个方面，阐述了平台在高校中的定位及应当发挥的作用。

关键词：高性能计算；服务模式；人才培养

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2015）36-0042-02

Abstracts：The article discusses the high performance computing platform as the open computing resources provides professional technical services for users from various research areas in the college.It focus on the service principle，undergraduate training，research innovation and other aspects.

Key words：high performance computing，service mode，undergraduate training

随着计算机科学与技术的发展，理论、实验和计算已经成为当代科学研究的三大支。人们日益意识到，仅仅依靠理论和实验研究的方法无法解决科学研究和重大工程中的许多关键问题。当高性能计算成为支撑科学研究和高新技术发展的基础性交叉学科时，它为问题的解决带来了光明，提供了新的研究途径[1-2]。因而，越来越多的科研机构和商业公司将目光锁定在了高性能计算上，高性能计算平台的建设越发受到人们的关注。

在全国各地相继建立高性能计算平台（以下简称平台）的大环境下，人们的目光不应只是放在平台设备的购置或是计算能力的提高上，因为公共平台建设不是简单的设备购置，更需要将硬件购置和技术创新相结合[3-5]。平台在高校中所处环境的特殊性，决定了平台必须明确定位，将科研创新和人才培养相结合，开拓新的服务模式。

1 明确定位，以“服务用户”为宗旨

一方面，随着高性能计算需求的增加，国家及各地方政府、研究机构加大对科学计算的投入，纷纷建立各自的高性能计算中心。这就使得高校的高性能计算平台从建立伊始就面临着外部激烈的竞争压力；另一方面，校内各课题组根据科研需求购置的大量中小规模高性能计算设备，也分散了平台的用户群体。因此，如何搞好服务，吸引用户使用，发挥校级公共平台开放共享的作用是高校高性能计算平台面临的首要问题。

1.1共享平台，有“偿”使用

平台作为校级的公共计算资源，应当以服务校内用户为己任，免费为校内各院系师生提供服务。但是为了充分发挥平台的功用、调动用户的使用积极性，平台的使用又应当是有条件的。合理的解决办法是为用户设置优先级，在资源不够的情况下，允许高优先级的用户抢占低优先级用户的资源，充分保障高优先级用户的使用时间。优先级的划分可依据因子：

γ=上一年用户发表的成果/上一年该用户的平台使用时间

成果的统计可依据学校对科研成果的分类办法来进行。

1.2公共资源，公共管理

平台作为校级的公共资源，理应为校内用户所共有。对平台的管理和调整需要尊重广大校内用户的意见[6]。这就类似于一个住宅小区的公共资源，为广大业主所共有一样，小区物业只负责公共资源的日常维护及管理。校内的广大用户就是平台的“业主”，平台的运维人员就充当了“小区物业”的角色。要建立起校内师生对待平台的主人翁意识，在使用中爱护资源，在管理上群策群力。

在用户公共管理的基础上，邀请校内各领域专家用户和上一年度使用资源较好的用户组成用户委员会，对平台建设和运行等各方面给予指导与监督。这样既保证了用户委员会的专业，又保证了用户委员会的民主。

1.3开放的服务模式

作为校级公共的计算资源，平台应当以服务用户为宗旨，为校内的院系、科研团队提供稳定、高效的计算服务[7-8]。同时，在满足校内需求的前提下，平台应当结合自身条件将服务拓宽到面向社会用户、考虑向社会提供多种形式的服务，满足社会用户的计算需求，并充分发挥自身优势开展技术咨询和研发服务。

2 整合学校多方资源

作为校内最大的计算资源提供者，依托自身的硬件实力和校内别家单位不具备的影响力，如何整合学校多方的资源，尤其是一些闲散的设备，将其纳入一个统一的机制来提供服务，是很重要的问题。

2.1整合校内计算资源

平台作为校级的计算资源，是学校斥巨资所建，无论从硬件条件、计算能力、软件数量，还是从人员对设备的管理上，都是校内各院系、各课题主所不具备的、无法匹敌的。因此，在用更强大的计算能力、更稳定的运行环境和更完善的管理制度来吸引校内用户使用平台的同时，也不应该舍弃各课题组原先自行购买的中、小级计算资源。平台一方面为原先分散的用户提供服务；另一方面需要将用户之前的设备整合进来，统一使用、统一调度，指派给对计算要求不高的用户使用。既满足这些用户的计算需求，又减轻了平台的使用压力；既保障了大计算量用户对平台的使用，又使得中、小级计算资源没有浪费。

2.2整合校内存储资源

由于高性能计算平台对机房环境的严格要求，促使学校在建设平台的时候就按照极高的标准来建设机房的物理环境，也就造成在校内鲜有机房能与之媲美。因而，在面向用户宣传平台供电系统、冷却系统和监控系统的优势的同时，完全可以吸引用户将各自课题组的存储设备纳入平台中来统一管理。这样做既节约了学校重复建设机房的开销，又大大扩充了平台的存储能力，解决高性能计算海量存储的需求。

2.2整合学校网络资源

平台需要与用户交互，还需要提供用户上传、下载数据的通道，这就要求平台不仅仅提供计算，还要依赖可靠的网络作为支撑。打造以高性能计算为首要服务，以云计算、云存储为辅助的校园数字化信息平台。

3 科学研究与人才培养相结合

3.1归纳各科研领域中实用的科学计算技术

由于科学计算的复杂性和所用计算软件的特殊性，我们在为不同学科的用户提供服务的同时，针对不同学科所用的计算软件和计算工具的不同，需要帮助课题组建立平台使用的专业的人员队伍，在课题组内部形成博士生指导硕士生，硕士生指导本科生的梯队，最终提高团队的高性能计算平台和相关计算软件的使用水平。

3.2理论与实践相结合

平台在为科学研究提供服务的同时，不应当忽视其能够在教学方面发挥的作用。在日常的教学中，利用平台自身的软件、硬件优势，承担高性能计算相关的实验课程，帮助学生理论与实践相结合。平台管理员依靠自身在集群架设方面的专业知识，指导学生使用多台计算机组建集群，模拟并行环境，增强学生的实践能力。

3.3联合校内相关社团

平台大部分用户为非计算机专业人员，对高性能计算并不是很熟悉，甚至于对基本的linux使用都不是特别了解。针对这样的情况，我们应当联合校内相关的社团组织，如“linux爱好者”等，举办“高性能计算之夜”等学术沙龙，有计划、有针对性地开展培训和讲座，帮助用户掌握高性能计算所需的专业知识。既节约了高性能计算平台管理员的时间，又充分发挥了校内社团的群众基础和优势，还能达到很好的培训效果。

4 大力宣传和推广平台

为了宣传和推广高性能计算平台，我们需要做到“引进来、走出去”。“引进来”，指的是要将当前领域内的重大热点引入校园，定期组织有关的学术报告，对于云计算、云存储这样的新兴热点和技术，既做到让学生对新技术有所了解，又推广了高性能计算平台的使用。“走出去”，指的是组织学生积极参加高性能计算大赛，从硬件的架构，到开放源代码移植、并行算法研究、串行程序并行化、计算设计过程优化，甚至是基于多机环境的批处理作业，指导学生从高性能计算的各个方面进行学习，在参与比赛中学习、提高，在水平提高中增强学生比赛的实力。

5 结束语

作为科学研究和人才培养的重要环节，高校建设高性能计算平台的需求也越发迫切。但是由于高校和高性能计算中心之间定位和体制的不同，高校建设的高性能计算平台所承担的角色和开展的服务就与一般的科研机构或者商业公司建设的高性能计算中心不同。高校所建的高性能计算平台，要以数字化校园建设为核心，整合校内多学科计算资源、应用资源和人才资源，构建学校公共服务体系中的科学研究支撑平台，理论联系实际，科研和教学相结合，走一条与普通高性能计算中心不同的服务道路。

参考文献：

[1] 林新华.走出高性能计算中心的建设误区[J].中国教育网络，2009（5）：42-43.

[2] 林新华.上海交大高性能计算中心的变迁[J].中国教育网络，2010（1）：50-51.

[3]林皎，张武生，徐伟平.高性能计算平台开放服务的探索与实践[J].实验技术与管理，2012，29（3）：334-336.

[4]关伟豪，吴汝明，郭清顺，等.中山大学高性能计算服务平台的建设[J].实验技术与管理，2011，28（4）：303-306.

[5] 闻星火，梁国华，黄乐.大型仪器开放服务的实践与思考[J].实验技术与管理，2007，24（6）：1-5.

[6] 胡宁，孙世媛，张锐.大型仪器平台建设与管理的实践[J].实验技术与管理，2010，27（10）：16-18.

[7] 朱平，朱建涛，高剑刚，等.高性能计算存储关键技术研究[J].计算机研究与发展，2011（48）：354-364.

[8] 程志英.高水平的科研带动高质量的共享服务[J].实验技术与管理，2007，24（6）：10-11.